材料设备腐蚀与防护.答案共111页文档
《材料腐蚀与防护》习题与思考题
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。
材料腐蚀与防护概论课后习题答案
材料腐蚀与防护概论课后习题答案注：本文为材料腐蚀与防护概论课后习题的答案，旨在帮助同学们巩固所学知识，提供参考。
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1. 什么是腐蚀？腐蚀是指材料在与周围环境接触时，由于化学或电化学作用而导致其性能、形貌或组织发生不可逆变化的过程。
直接导致腐蚀的因素主要有物理因素、化学因素和电化学因素。
2. 腐蚀与磨损的区别是什么？腐蚀和磨损都是导致材料性能损失的两种不同机制。
腐蚀是在与环境接触时，材料表面发生化学反应导致的材料损失，通常是均匀的，剥落或局部的。
而磨损是由于材料与其他材料的接触和相对运动而导致的材料表面的物理损失，通常集中在局部。
3. 腐蚀的分类有哪些？腐蚀可以按照不同的标准进行分类。
根据腐蚀环境的性质，腐蚀可以分为化学腐蚀、物理腐蚀和电化学腐蚀。
•化学腐蚀包括酸性腐蚀、碱性腐蚀和氧化腐蚀等。
•物理腐蚀包括磨损腐蚀和疲劳腐蚀等。
•电化学腐蚀主要包括腐蚀电池中的阴极腐蚀和阳极腐蚀。
4. 请简述腐蚀速率的影响因素有哪些？腐蚀速率受到许多因素的影响，包括腐蚀介质的性质、温度、材料本身的性质和处理情况等。
•腐蚀介质的性质：包括酸碱性、含氧量、含有腐蚀性物质的浓度等。
•温度：通常情况下，腐蚀速率随着温度的升高而增加，因为温度升高有利于腐蚀介质中的反应速率。
•材料本身的性质：包括材料的化学成分、晶体结构、力学性能等。
•处理情况：如材料的表面处理、涂层等，可以对腐蚀速率产生重要影响。
5. 腐蚀环境中的电化学反应有哪些？在腐蚀环境中，常见的电化学反应主要包括氧化反应和还原反应。
当材料处于腐蚀环境中，发生以下两种反应：•阳极反应：金属或合金中的金属离子释放出电子，成为溶液中的阳极反应。
•阴极反应：溶液中的氧气或其他氧化物离子接受电子，成为溶液中的阴极反应。
这些电化学反应导致了离子迁移和电荷平衡，从而导致了腐蚀的发生。
6. 防腐蚀的方法有哪些？防腐蚀的方法可以从不同的角度进行分类，常见的方法包括物理方法、化学方法和电化学方法。
腐蚀与防护习题
腐蚀与防护习题第一章绪论1．根据你对腐蚀的理解、给材料腐蚀下一个你认为比较完善的定义。
2．简述研究金属腐蚀的主要目的和内容。
3．为什么有人把金属的高温氧化归为电化学腐蚀？4．腐蚀控制的主要方法有哪些?控制腐蚀有何意义?腐蚀可否根除? 5．腐蚀学科的发展可以划分为几个主要阶段?各阶段有何特点?6．腐蚀的分类方法有哪些?为什么要从多种角度对腐蚀进行分类?按腐蚀形态可将腐蚀分为哪些类型?7．化学腐蚀和电化学府蚀有何区别?8．试评述重量法、深度法和电流密度表征法用于腐蚀速率大小表示时的特点及适用条件。
为何这些方法不能评定局部腐蚀?局部腐蚀应该如何评定才合理?对于腐蚀速率随时间改变的均匀腐蚀情况，怎样评定腐蚀程度更为科学?请给出你认为合理的方案。
9．通过理论推导，试铜在充空气的中性水溶液中的腐蚀产物为二价铜离子，阳极腐蚀电流密度icorr=10-2A／m3。
请分别计算出以重量法和深度法表示的铜的腐蚀速率大小，并指出铜在该环境中的腐蚀等级和耐蚀情况。
第二章电化学腐蚀的基本原理1．电极电位是如何产生的?能否测量电极电位的绝对值? 2．电极体系分为几种类型?它们各有什么特点?3．化学位和电化学位有什么不同?电化学位由几个部分组成? 5．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向? 6．如何使用电极电位判断金属腐蚀的倾向? 7．什么是腐蚀电池?腐蚀电池有几种类型?8．何谓腐蚀电池?腐蚀电池和原电池有无本质区别?原因何在?9．腐蚀电池由几个部分组成?其基本过程是什么?二次反应产物对金属腐蚀有何影响?10．腐蚀电池分类的根据是什么?它可分为几大类?11．什么是异金属接触电池、浓差电池和温差电池?举例说明这三类腐蚀电池的作用？何谓标准电极电位?试指出标准电位序和电偶序的区别。
12．含有杂质的锌片在稀H2SO4中的腐蚀是电化学腐蚀，是由于锌片中的杂质形成的微电池引起的，这种说法正确吗?为什么? 13．什么是电位-pH图?举例说明它的用途及局限性。
过程装备腐蚀与防护章习题与题解
为什么说“材料的腐蚀是自发产生的”自然界中物质最稳定的存在状态是以金属化合物的形态存在..如：Fe 2O 3、FeS 、Al 2O 3等等..由于它们的强度、硬度、刚度等性能不能满足工业结构材料的要求;用冶金方法外加能量将它们还原成金属元素及其合金;它们比其化合物具有更高的自由能;根据热力学第二定律;金属元素必然自发地转回到热力学上更稳定的化合物状态..这就是金属的腐蚀过程..有机非金属材料是由有机小分子材料经聚合成为大分子材料而具有一定的强度、刚度和硬度;具备满足工业结构材料性能的..在聚合过程中加入的能量;使其比小分子具有更高的自由能..在介质中材料发生一些化学或物理作用;使其从高能的聚合态向低能而稳定的小分子状态转变;使材料的原子或分子间的结合键破坏..也是服从热力学第二定律的.. 无机非金属材料有天然的和人工的..两者均是由在自然界较稳定的化合物状态的分子或元素;在天然或人工外部作用下;结合成具有一定形状、强度、刚度和硬度的材料..这些材料在形成过程中受到的外部作用;使其内能增加;具有比它们的化合物状态的分子或元素高的能态;同样由热力学第二定律;它们在腐蚀性介质环境下;发生化学或物理作用;使材料的原子或分子间的结合键断裂破坏..也服从热力学第二定律..材料腐蚀危害性 a.涉及范围广泛：因腐蚀是自发产生的;腐蚀现象就涉及到所有使用材料的一切领域；b.造成的经济损失巨大；间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费..一般间接损失比直接损失大很多..污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故..c.阻碍新技术、新工艺的发展..直接损失：由于腐蚀造成的材料自身的损失;使材料变成废物..间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费..一般间接损失比直接损失大很多..污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故..控制腐蚀重要意义 研究材料的腐蚀规律;弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐蚀措施;可以延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率.. 什么叫腐蚀 材料由于环境作用引起的破坏或变质..化学腐蚀 金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏..电化学腐蚀 金属与电解质溶液发生电化学作用引起的破坏..腐蚀按腐蚀机理 化学腐蚀和电化学腐蚀两类腐蚀按破坏特征 全面腐蚀和局部腐蚀两类局部腐蚀 应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀腐蚀按腐蚀环境 大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温氧化腐蚀和氢腐蚀作为过程装备设计人员;学习腐蚀知识有哪些必要性 a.合理选材：满足工艺和机械性能、防腐蚀要求；b.合理的结构设计：在结构设计时;要考虑工艺要求、强度要求;同时考虑腐蚀问题；c.制定正确的机械制造工艺和热处理方法；d.采用经济实用的防腐蚀技术..金属腐蚀过程;可能按照哪些历程进行 各具有什么特点 金属腐蚀过程 可按化学和电化学两种历程进行..化学历程 氧化剂直接与金属表面的原子相碰;化合物形成腐蚀产物;该过程无电流产生..电化学历程 金属腐蚀的氧化还原反应的两个过程同时进行又相对独立;该过程有电流产生..电化学腐蚀的条件 阳极氧化、阴极还原、电解质存在..金属在含有其自身离子的盐溶液中;界面上形成双电层;使金属表面带有：①一定是正电；②一定是负电；③可能是正电;也可能是负电..三者哪个正确;为什么 说明双电层的特点答：②正确..在含有其自身离子的盐溶液中;盐溶液的极性水分子与金属离子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力;形成的双电层;在金属表面上带负电;在金属和溶液界面溶液侧带正电.. 双电层的特点：①双电层的两层“极板”可能分处于不同的相中;如第一类双电层；也可能分处于同一相中;如第二类和第三类双电层..②双电层的内层有过剩的电子或阳离子;当系统形成回路时;电子可沿导线流入或流出电极..③双电层间存在很大的电位跃..举例说明什么是平衡电极电位和非平衡电极电位;标准电极电位是哪一种电位 非平衡电极电位能否用能斯特公式进行计算 为什么 铜电极放入硫酸铜溶液中;当溶液中铜离子的浓度达到使铜电极的溶解与铜离子在铜电极上析出的速率相等时;这时电极反应的正逆两过程的电荷和物质都达到了动态平衡;此时铜电极的电位就是铜的平衡电极电位..如果把铁电极放入硫酸铜溶液中;铁电极溶解使溶液中铁离子浓度逐渐增加;到达一定程度后;溶液中的铁离子也会在铁电极上析出;但铜离子也析出;总不能使溶解出的金属离子在电量和质量上同时达到动态平衡;铁电极的电位成为非平衡电极电位..标准电极电位是标准状态下的平衡电极电位..非平衡电极电位不能用能斯特方程计算..因为能斯特方程是建立在平衡状态条件下计算电极电位的方程..写出下列电极反应的电极电位表达式.. 解：①查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式①的标准氧化还原电位为0②查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式②的标准氧化还原电位为+0.771V③查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式③的标准氧化还原电位为+0.401说明什么叫氧化还原电极 什么叫氧化还原电位答：各种去极化反应在阴极进行时;阴极的电极材料本身不发生任何变化;只是当反应物在其表面氧化或还原时起输送或带走电子的作用;且氧化或还原的产物留在溶液中而不在电极上析出;这种电极称为氧化还原电极当去极化反应达到动态平衡时;其相应的平衡电位称为氧化平衡电位写出金属电化学腐蚀的热力学条件.. 答：0.K M e E E E <<何谓腐蚀电池 腐蚀电池有哪些类型 如图请标明腐蚀电池的各个组成部分..和原电池的工作原理一样;所不同的是腐蚀系统中电子回路短接;电流不对外作功;实际上是一个短路原电池..有宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池两种类型..由铜和铁在稀H 2SO 4溶液中组成电池;指出正、负极和阴、阳极;并写出两电极反应的方程式;说明发生腐蚀的是哪个电极..答：铜是负极和阳极；铁是正极和阴极..e Fe Fe e Cu Cu 2;222+⇔+⇔++；铁电极发生腐蚀..极化现象 阳极极化和阴极极化 答：腐蚀电池工作时;由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象;称为极化现象..通阳极电流后;阳极电位向正方向偏离称为阳极极化..通阴极电流后;阴极电位向负方向偏离称为阴极极化..电化学极化 浓差极化和膜阻极化 答：阴极上由于去极剂与电子结合的反应速度迟缓;来不及全部消耗来自阳极流来的电子;造成阴极电子增高;便阴极电位向负方向变化；阳极上金属失去电子成为水化离子的反应速度落后于电子流出阳极的速度;造成阳极电位向正方向偏离;叫做电化学极化..溶液中的去极剂到达阴极上与电子结合的速度比去极剂扩散到阴极上的速度高很多;造成阴极电位向负方向偏离..去极剂的扩散速度决定它在溶液中的浓度差;从而由它造成的极化叫浓差极化..金属表面形成的保护膜;具有较大的电阻;造成阳极溶解过程受阻;产生阳极电位向正方向的偏离;称为膜阻极化..解释P a 、P k 的物理意义..答：P a 是阳极极化曲线的极化率;P K 是阴极极化曲线的极化率;它们分别表示阳极过程和阴极过程的阻力大小..它们的数值大说明电极过程阻力大..腐蚀极化图;Evans 图 把构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一个电位E —I 电流强度坐标上;得到的图线称为腐蚀极化图.. 腐蚀极化图略去电位随电流的详细过程;将极化曲线简化成直线;这种简化了的极化图称为Evans 图..混合电位 腐蚀电位答：由于金属表面的电化学不均一性;存在很多微阳极和微阴极;在电解质溶液中在金属表面上同时进行着两个以上的共轭电极反应..因阴极与阳极间从金属内部自然导通;金属上总的阳极反应电流必然等于总的阴极电流;恰好抵消..当达到稳定状态时;阴极和阳极彼此相互极化到同一电位;这一电位就是腐蚀电位;又称自腐蚀电位..腐蚀电位既非金属上阳极的平衡电位;也不是阴极的平衡电位;而是处在二者之间;又称为混合电位..1. 请解释下式中各参数的物理意义..C PP P R E E a aa k a o =++=⨯∆∆100% C a -阳极控制程度； -阳极极化率；P K -阴极极化率；R-腐蚀系统电阻；ΔEa=I P a ;阳极极化引起的电位差；ΔE 0-阳极和阴极平衡电极电位之差下列电极过程为何种控制 为什么 答：a 为阳极控制过程;因为阳极极化率>阴极极化率；b 为阴极控制过程;因为阴极极化率>阳极极化率；c 为混合控制;阳极极化率与阴极极化率接近相等；d 是电阻控制;系统电阻在腐蚀控制中占主导地位根据下图你能得出何结论 此时;改变阳极极化曲线对其腐蚀有无影响 答：当阳极极化曲线在A 点以上变化时;对腐蚀速度无影响;低于A 点后;随阳极极化曲线变化;对腐蚀速度的变化有较大影响..如图说明为什么标准氢电极参比电极采用金属铂制成..答：是因为金属铂的超电压在较大电流密度下相对其他金属的小;偏离平衡电位的数值就小;作为标准氢电极采用的金属;测定的电极电位误差就小..说明影响析氢腐蚀的因素和特点.. 答：影响析氢腐蚀的因素有： a.电极表面状态 粗糙表面析氢超电压低;光滑表面析氢超电压高..原因是粗糙表面积大;阴极面积大..b.PH 值 酸性溶液中PH 值上升;析氢超电压升高;碱性溶液中PH 值下降;析氢超电压升高..c.温度 温度升高析氢超电压下降;约温度每增加1℃;析氢超电压减小2mV..d.溶液中的添加剂的性质不同;引起析氢超电压的变化不同.. 析氢腐蚀的特点：①阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大..②溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大..③阴极面积增加;腐蚀速度加快..④氢离子浓度增高PH下降、温度升高均会促使析氢腐蚀加剧..求25℃1atm时氢在中性溶液中的平衡电极电位.. 题给条件是标准状态;在标准状态下;氢的平衡电极电位规定为0..影响耗氧腐蚀的因素有哪些如何影响答：影响耗氧腐蚀的因素有：金属的本性、溶液的含氧量、阴极面积大小、溶液的流动状态..阳极金属的电位和极化性能不同;它的极化曲线与耗氧腐蚀的阴极极化曲线相交的位置不同;腐蚀速度不同；溶液的含氧量不同;耗氧腐蚀阴极极化曲线不同;氧含量大时;对应同样的阳极极化曲线;腐蚀电流大；对于宏观腐蚀电池阴极面积大;腐蚀速率大;对于微观腐蚀电池;阴极面积大小对腐蚀电流大小的影响很小;几乎无影响；溶液流动状态不同;造成溶液中的氧量补充到阴极的数量不同;一般流速大时腐蚀速率高..对一般电化学腐蚀;微阴极的数目对腐蚀有很大影响;为什么若阴极过程为耗氧反应;是否受微阴极多少的影响为什么答：因为一般电化学腐蚀;微阴极数目大时;还原反应进行的多;阳极就必须提供相应量的电子;腐蚀速度就大..到达微阴极的去极剂是溶解在电解质溶液中靠浓度差传递的;阴极面积越大;与去极剂相遇的机会就高..若为耗氧反应;氧从气液界面进入溶液向金属界面传递;传递途径类似一个圆锥体;一定数量的微阴极就已经利用了全部输送氧的扩散通道;微阴极增加;并不能增加扩散到微阴极上的总量..何为金属的钝化指出钝化时典型阳极极化曲线上各区域的名称活态区;过渡区、钝态区、过钝化区及各符号的物理意义..画图说明答：金属从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态;这种表面状态的突变过程称为“钝化”铁制容器能否用来盛稀硝酸和浓硝酸为什么答：不能..因为铁虽可在硝酸浓度>40%后;被钝化;但钝化层会随温度升高;硝酸浓度的变化出现溶解;失去钝化作用..成相膜理论和吸附理论的要点是什么答：成相膜理论认为：钝化是由于金属溶解时;在金属表面生成了致密的、覆盖性良好的固体产物保护膜;这层保护膜作为一个独立的相而存在;它或者使金属与电解质溶液完全隔开;或者强烈地阻滞了阳极过程的进行;结果使金属的溶解速度大大降低;亦即使金属转变为钝态..吸附理论认为：金属钝化并不需要固态产物膜;而只要在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附层就足够使金属钝化了..当这些粒子在金属表面上吸附以后;就改变了金属—溶液的界面的结构;并使阳极反应的活化能显着升高;因而金属表面本身的反应能力降低了;亦即呈现钝态..何谓金属的应力腐蚀破裂金属的应力腐蚀破裂有何特征金属的应力腐蚀破裂是金属结构在拉应力和腐蚀环境共同作用下引起的破裂.. ①在拉应力作用下;发生应力腐蚀破裂的金属材料对应的腐蚀环境是特定的—包括腐蚀介质性质、浓度、温度..②SCC断裂速度约0.01～3mm/h;比不存在拉应力时的局部腐蚀速率大很多倍;比无腐蚀环境时的纯力学断裂速度低很多;但承受的应力水平也低很多..③断口形貌;宏观上属于脆性断裂;微观上在断裂面上仍有流变痕迹..应力腐蚀破裂的机理电化学阳极溶解理论的论点：认为合金中存在一条阳极溶解的“活性途径”;腐蚀沿这些途径优先进行;阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑..小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池;由于活性阴离子如Cl—进入形成闭塞电池的裂纹或蚀坑内部;使浓缩的电解质溶液水解而被酸化;促使裂纹尖端的阳极快速溶解;在应力作用下使裂纹不断扩展;直至破裂..防止金属应力腐蚀破裂的途径有哪些答：有①降低设计应力;使最大有效应力或应力强度降低到临界值以下..②合理设计与加工减少局部应力集中..③采用合理的热处理方法消除残余应力..④合理选材;去除介质中的有害成分;添加缓蚀剂;阴极保护..金属的腐蚀疲劳是什么金属构件在交变负荷和腐蚀环境的联合作用下;经过一定周期后发生的断裂破坏;称为腐蚀疲劳..特点：①腐蚀疲劳的产生条件;没有特定的腐蚀介质的限定;只要有交变载荷存在;任何腐蚀环境中都可能发生..②腐蚀疲劳裂纹多为穿晶型;裂纹分支较少..③不存在疲劳极限;同样循环次数;承受的应力幅度值大量降低..④疲劳裂纹的断面大部分被腐蚀产物所覆盖;小部分呈粗糙的碎裂状..防止金属腐蚀疲劳的方法：①降低局部应力集中..②金属表面电镀..③介质中加缓蚀剂..④金属表面氮化和喷丸处理..⑤阴极保护..金属的SCC与腐蚀疲劳有何区别答：SCC承受的是拉应力;当拉应力低于某一定应力水平时不发生..腐蚀疲劳承受的是交变载荷;并不存在疲劳极限;也就是应力水平无下限..腐蚀疲劳的产生条件与应力腐蚀比较;它没有特定的腐蚀介质的限定;也就是说;在任何腐蚀环境中都可能发生..从撕裂特征来看;应力腐蚀裂纹既可为穿晶型;也可能为晶间型;且裂纹分枝多;呈树根状..而腐蚀疲劳裂纹多为穿晶型;裂纹分支较少..它所产生的裂纹数量往往比纯力学疲劳的多得多..从破坏的断面来看;纯力学疲劳破坏的断面大部分是光滑的;小部分是粗糙面;呈现一些结晶形状..腐蚀疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆盖;小部分呈粗糙的碎裂状..磨损腐蚀腐蚀性流体与金属构件以较高的速度作相对运动而引起金属的腐蚀损坏;称为磨损腐蚀..形式有：湍流腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀..湍流腐蚀的机理：流体速度达到湍流状态;击穿紧贴金属表面几乎静态的边界液膜;加速去极剂供应和阴、阳极腐蚀产物迁移；产生附加切应力;带动颗粒磨损..这些都加速了腐蚀速度..空泡腐蚀的机理：腐蚀介质与金属构件作高速相对运动;使流体的动能增加;而静压能降低..当流速足够高时;流体的静压力将低于流体的蒸汽压;使流体蒸发形成汽泡..在低压区产生的汽泡在高压区被压缩崩溃;气泡崩溃所产生的冲击波将对金属表面起强烈的锤击作用;使金属表面膜被破坏;甚至可使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落..这样重复的锤击作用;使金属造成小阳极大阴极而遭受腐蚀..微振腐蚀机理：由于流体高速流动;产生卡曼涡街;造成金属构件的振动;从而使边界层减薄或破碎;加速了阴、阳极腐蚀产物的迁移和去极剂的供应;从而加速了腐蚀速度..小孔腐蚀腐蚀破坏主要集中在某些活性点上;蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度的腐蚀现象..机理：易钝化金属在含有活性阴离子的溶液中;在钝化膜破损处;金属光滑表面上有夹杂的硫化物处、晶间有碳化物沉积处等很小的局部缺陷处;由于钝化膜的高电阻;造成小阳极大阴极的腐蚀电池;而形成蚀核..有些蚀核不再长大;有些蚀核继续长大;长成蚀孔..形成蚀孔后;孔内表面金属处于活态;电位较负..蚀孔外的金属表面处于钝态;电位较正;孔内外构成一个活态～钝态微电池..钝态表面被保护;孔内金属加速腐蚀..随腐蚀过程进行;孔深加深;孔外的氧不易扩散入孔内;孔内溶解的金属离子也不易往外扩散;孔内带正电的金属离子浓度增加;为保持溶液的电中性;带负电的氯化物水解;生成盐酸;使孔内介质的酸度增高;加速阳极溶解;从而形成具有“自催化酸化作用”的闭塞电池..从而使蚀孔沿重力方向迅速深化;以至把金属断面蚀穿..防止方法：①降低金属材料中的有害杂质..②在金属材料中加抗孔蚀合金元素..③降低溶液中氯离子浓度..④改善热处理制度;结构设计上消除死区..⑤阴极保护..什么叫缝隙腐蚀金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙时;缝内介质不易流动而形成滞留状态;促使缝隙内的金属加速腐蚀;称为缝隙腐蚀..原因有：开始在缝隙口处是氧去极化作用;继而是氧扩散的浓差极化控制;最后形成闭塞电池的自催化腐蚀过程..简述小孔腐蚀与缝隙腐蚀的区别.. 答：区别为腐蚀的起因不同;一旦腐蚀发展两者一样都属于闭塞电池的自催化腐蚀过程..小孔腐蚀的起因为：在易钝化的金属表面钝化层有破损处形成蚀孔活性中心;有些活性中心发展成为蚀孔..缝隙腐蚀的起因为：初期缝隙内外发生氧去极化的均匀腐蚀..随后构成宏观的氧浓差电池;缺氧的缝内成为阳极;缝外为阴极;逐步发展为闭塞电池..电偶腐蚀异种金属彼此接触或通过其他导体连通;处于同一种介质中;会造成接触部位的局部腐蚀..其中电位较低的金属;溶解速度大;电位较高的金属;溶解速度反而减小;这种腐蚀称为电偶腐蚀;或称接触腐蚀、双金属腐蚀..机理：一种阳极电位较负的金属和一种阳极电位较正的金属偶接;电位较低的金属成为偶接电池的阳极;电位较高的金属成为偶接电池的阴极..从而使电位较低的金属在偶接电池的腐蚀电流强度比单独存在时;更大;电位较高的金属在偶接电池的腐蚀电流强度比单独存在时更小..电位较低的金属腐蚀速度增加;电位较高的金属腐蚀速度减小..防止电偶腐蚀可采用哪些方法①选择相容性材料;选择电偶序表中;相邻的金属偶接;减小偶接电位差..②合理的结构设计a．尽量避免小阳极大阴极结构；b．将不同金属的部件彼此绝缘；c．插入第三种金属;降低两种金属间的电位差；d．将阳极性部件设计为易于更换的或适当增厚以延长寿命..焊接表面缺陷主要有哪几种它们引起什么腐蚀类型有焊瘤、咬边、飞溅及电弧熔坑..焊瘤或咬边常形成可见的狭缝;而飞溅往往在母材板和金属颗粒的接触区形成缝隙;从而引起缝隙腐蚀..熔坑是孔蚀的发源地..写出焊接残余应力的分布情况.. 答：当已凝固的焊缝金属在冷却的时候;由于垂直焊缝方向上各处的温度差别很大;结果高温区金属的收缩会受到低温区金属的限制;而使这两部分金属中都引起内应力;高温区金属内部产生残余拉应力;低温区金属内部产生残余压应力..焊缝晶间腐蚀的特征..焊缝晶间腐蚀的特征为;在表面还看不出破坏时;晶粒间已几乎完全丧失了结合强度;并失去金属声音;严重时只要轻轻敲打即可破碎;甚至成粉状..特别是不锈钢材料;有时即使晶间腐蚀已发展到相当严重的程度;其表观仍保持着光亮无异的原态..晶间腐蚀的机理..奥氏体不锈钢在450~850℃长时间加热;例如焊接时;焊缝两侧2~3㎜处将被加热到这个温度范围的所谓晶间腐蚀敏化区;此时晶间的铬和碳化合成为Cr、Ni、Fe4C、Cr、Fe、Ni7C3或Cr23C6;从固溶体中沉淀出来;生成的碳化物;每1%C 约需10%~20% Cr;导致晶间铬含量降低..这时由于晶内与晶间的元素存在浓度梯度;晶内的碳及铬将同时向晶间扩散;但在450~850℃;Cr 比C 的扩散速度慢原子半径Cr=1.28;C=0.771;因此进一步形成的碳化铬所需的Cr 仍主要来自晶粒边缘;致使靠近碳化铬的薄层固溶体中严重缺Cr;使Cr 量降到钝化所必需的最低含量11%以下..这样;当与腐蚀介质接触时;晶间贫铬区相对于碳化物和固溶体其他部分将形成小阳极对大阴极的微电池;而发生严重的晶间腐防止晶间腐蚀有哪些方法答：有固溶处理、稳定化退火、超低碳法、合金化法和焊接材料中掺入铁素体形成元素使焊缝呈奥氏体-铁素体双相组织..金属F e 在P O2=1atm 的环境中腐蚀达到平衡后;把其放入P=1atm 的空气环境中;平衡将有何变化 为什么答：出现铁的氧化物分解..因为在1个大气压的空气中;氧的分压只有0.21个大气压;而氧化是在氧压力为1个大气压下达到平衡的;它高于空气中氧的分压;因此分解..如下图;造成氧化膜生长的位置不同的原因 a 图的膜生长位置在MO/O 2界面;是因为氧化膜中金属离子过剩;过剩的金属离子可能处于晶格的间隙位置上;膜内晶格缺陷便是间隙金属离子和自由电子;间隙金属离子和电子通过膜中的间隙向外扩散;在MO/O 2界面与O 2反应生成MO..当氧化膜中金属离子不足时;则膜内晶格缺陷是金属离子空位和电子空位;在氧化期间;金属离子和电子通过金属离子空位和电子空位向外扩散;并在MO/O 2界面与O 2反应生成MO..b 图膜中过剩的金属离子处于正常晶格位置;膜内晶格缺陷则是阴离子如O 2-和自由电子;氧化期间;电子向外运动;O 2-通过O 2-空位向内扩散;并在M/MO 界面与M 2+反应生成MO..c 图膜中的晶格缺陷同时包含以上两种情况下的晶格缺陷;因此膜生成双向扩散同时存在;膜在中间位置生长.. 什么叫N 型半导体氧化物和P 型半导体氧化物 N 型半导体氧化物是：主要通过带负电荷的自由电子而导电的氧化物..P 型半导体氧化物是：主要通过电子空位的运动而导电的氧化物..金属表面膜完整的必要条件是什么 庇林－贝德沃斯比r>1.. 完整的表面膜不一定具有保护性..保护膜的条件：①膜必须是完整的；②膜具有足够的强度和塑性..并且与基体金属结合力强;膨胀系数相近；③膜内晶格缺陷浓度较低；④氧化膜在高温介质中是稳定的;表现为高的熔点和高的生成热..在氧化物中加入少量高价离子或低价离子N 型、P 型半导体氧化物有何影响答：对于金属离子过剩型的氧化膜N 型半导体;加入少量较高原子价的金属离子;可以减少间隙金属离子浓度;使金属氧化速度降低..对于金属离子不足型的氧化膜P 型半导体;加入少量较低原子价的金属离子;可以减少金属离子空位度;提高金属的抗氧化能铁有三种腐蚀产物FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4;如图;为什么最内层是FeO;最外层是Fe 2O 3 答：因为FeO 是P 型半导体;具有高浓度的Fe 2+空位;晶格缺陷是金属离子空位;使得Fe 2+快速向外扩散;在FeO/界面与O 2-结合成FeO..Fe 2O 3是具有阴离子O 2-空位的N 型半导体;O 2-通过空位向内扩散;在Fe 2O 3/ Fe 3O 4界面与结Fe 2+合成Fe 2O 3..Fe 3O 4中P 型半导体占优势;它的导电率比FeO 要低得多..Fe 3O 4膜的成长是由于离子电导的80%是Fe 2+向外扩散;20%是O 2-向内扩散..提高钢的抗氧化性的主要途径 ：合金化..-铁碳合金发生氢腐蚀的机理和条件.. 机理：氢脆阶段;钢材与氢气接触后;氢被吸附在钢表面上;然后分解为氢原子并沿晶粒边界向钢材内部扩散..尤其当钢材受力变形时;会剧烈地加速氢原子的扩散;高速扩散的氢原子在滑移面上转变成为分子状态;而分子氢不具有扩散能力;在晶间积聚产生内压力;使钢材进一步变形受到限制而呈现脆性..氢侵蚀阶段;当温度和压力较高;或者钢材与氢气接触的时间很长;则钢材将由氢脆阶段发展为氢侵蚀阶段;溶解在钢中的氢将与钢中渗碳体发生脱碳反应生成甲烷;随着反应的不断进行;钢中的渗碳体不断脱碳变成铁素体;并不断生成甲烷;而甲烷在钢内扩散困难;积聚在晶界原有的微观空隙内;随着反应的不断进行而愈聚愈多;产生很大的内压力;形成局部高压;造成应力集中;使细微开口、扩大、传播;引起钢材中出现大量细小的晶界裂纹和气泡;使钢的强度和韧性大为降低;甚至开裂;导致设备破坏..钢内裂纹的产生;除了上述甲烷积聚形成局部高压、钢材脱碳强度降低以外;还由于渗碳体转变为铁素体后;体积缩小了0.7%;因而使钢材内部产生裂纹.. 条件：在一定的氢气压力下;渗碳体与氢气发生反应有一最低温度;称为氢腐蚀的起始温度;它是衡量钢材抗氢腐蚀的性能指标..低于这个温度时氢腐蚀反应速度极慢;可以认为对钢材无害..对应相应材料曲线;根据工作温度和氢气分压;查Nelson 线图;当纵坐标的工作温度和横坐标的氢气分压的交点在对应材料曲线的上方为发生腐蚀;在曲线下方为不发生腐蚀..方法：①在钢中加入强碳化物形成元素;它们把钢中的碳优先结合成稳定的碳化物;提高钢的抗氢腐蚀性能；②采用微碳纯铁含碳量<0.015%也具有很好的抗氢腐蚀性。
(完整版)金属腐蚀与防护课后习题及实验答案
腐蚀与防护试题1、Fe—H2O的E—pH图说明该钢铁的防腐应用。
金属的E—pH图的应用预计一定条件下的金属腐蚀行为；反应金属自发腐蚀热力学倾向；指明金属实施保护的可能性与方向。
总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。
常见金属在中性介质中都比较稳定。
应用举例：当一定环境条件时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。
2、3、大阴极小阳极会加速腐蚀速率如钢管的氧化膜是金属热轧后与空气反应生成蓝黑色氧化铁层。
该氧化层不仅比金属目材还硬，而且相对于目材金属他是阴极，而目材纯金属相对是阳极。
腐蚀纯金属阳极来保护相对是阴极氧化皮地坪漆。
如果大面积氧化皮之中有破损，破损部位是阳极，周围的氧化皮就是阴极，这就形成了大阴极小阳极。
大阴极小阳极会加速腐蚀速率。
如果储罐的底部有泥沙沉积，泥沙和钢接触的部位氧气含量就很低，而泥沙周围的钢的表面氧气含量就相对很高。
氧气含量高的区域相对其他氧气含量低位置是阴极，氧气含量低的位置就相对是阳极，从而形成氧气浓度电池，促进氧气含量低的位置的腐蚀。
相互搭接的表面，开裂涂层的下面阴极保护，空洞位置等都会形成氧气浓度腐蚀电池，腐蚀也都很快，因为在他们四周氧气含量相对都很高。
4、腐蚀极化图说明其应用。
腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。
腐蚀极化图的应用（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。
(完整word版)材料腐蚀与防护复习题(word文档良心出品)
材料腐蚀与防护复习题适用于2011级材料成型与控制专业一、名词解释1.腐蚀:材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。
2.阴极电化学保护:将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。
3.活化极化:由于电极反应速度缓慢所引起的极化;电极反应是受电化学反应速度控制。
4.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。
5. 电极电位答：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。
6. 平衡电极电位答：金属和溶液界面建立一个稳定的双电层，亦即不随时间变化的电极电位，称为金属的平衡电极电位（Ee）。
7. 标准电极电位答：纯金属、纯气体（气压分压为1.01325x105pa），298K，浓度为单位活度（1mol/L），称为电极的标准电位，该标准电极的电极电位称为标准电极电位（E0）。
8. 阳极极化(阴极极化) 答：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。
（当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化）9. 去极化答：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用，则能消除或减弱极化的现象称为去极化。
10. 浓差极化:在电极反应过程中,如果电化学反应进行得很快,而电解质中物质传输过程很缓慢,导致反应物扩散速度不能满足电极反应速度的需要,形成浓度差,而引起电位移动;生成物从电极表面向溶液深处扩散过程的滞后,使反应物或生成物在电极表面的浓度和溶液中的浓度出现差异,形成浓度差,而引起电位移动。
11.极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起始点位的变化现象。
12.外加电流阴极保护法：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，使之成为阴极，阳极为一个不溶性的辅助电极，利用外加阴极电流进行阴极极化，二者组成宏观电池实现阴极保护的方法。
13.牺牲阳极阴极保护法:把被保护壳体和比它更活泼的壳体相连接，在电解质溶液中构成宏观电池，依靠活泼阳极壳体不断溶解产生的阴极电流对壳体进行阴极极化的方法。
(完整版)材料腐蚀与防护工程课后习题答案
五、忠考题1•秦见教材P4-5.2. 化学腐蚀包括金属在千燥气体（我高温％体）作用下的馬蚀和金属在非电解质溶液中的傳蚀•其反应过程的历栈特点是金属表面的原子与敦化制直揍发生直化还原反应而形成腐蚀产物，电子在金属和氧化刑之间直揍传递，无腐蚀电流产生。
电化学腐蚀是金属表而与电終质溶液发生电化学反应而弓起的砍坏•例如钢铁在土煨中的局蚀。
电化学局蚀的希点是腐蚀及应过桂中至少有一个阳极反应和阴极反应，在反宜过程中发生电荷转移，伴有电流产生。
金属在实际工程中出现的腐蚀大多數均为电化学腐蚀，金属点电化学和应力及微生扬共同作用下还会发生应力以蚀和微生扬腐蚀。
联系：二者均发生氧化还原反应。
3. 参见教材P11-12.第2章野—、滇空题1. 氢2•阳.阴3.紮密双电层结构樓型、扩敷双电展结的樓型、斯转恩双电孱樸型4•显若、较小5.电子、电极反应6.仅有一个电极反应、零、平衡电位二、判断题1. x2. x3. x4. x5. V6. V7. J三、名词解释腐蚀原电池：局蚀体系中形成的粗路原电池，祖:腐蚀金属麦它的一个电极。
氧浓差电池：由金屬与敦含叢不同的腐蚀外施相扶統时形成的浓差电池电极电位；电极及应早致农金属和溶液的界面上形成双电展，双电鸟两侧的电伎差，即为电极电位，又称为处•对电极电位。
平衡电位：当金属浸在同种金爲禹子的濬液中发生唯一的一种电极反应，且当电极反应达到动态平衡时，印金属的溶解速度等于金属离子的況积速度，将这种电位称为平衡电位戏可逆电位.腐蚀电位：材料在给定摘蚀依系*的电极电位。
非平衡电位：一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应，当动态平衡时，电极上不能出现粉质交换与电荷交换均达到平衡的悄况，此时的电极电位称非平衡电位。
极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著僞离了未通电时的开略电位(平虧电位或非平衡的稳态电位)，这种现象通帑称为极化.过电位：某一极化电流下而叛生的电极电位E僞离于原电极平衡电位Ee的曼化值的址对值，称作该电极反应的过电位。
《材料腐蚀与防护》习题与思考题
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。